RISC(Reduced Instruction Set Computer)即精簡指令集，一直是移動設備的主流技術。而CISC (Complex Instruction Set Computer)即復雜指令集，已經(jīng)在虛擬化環(huán)境下發(fā)展壯大。二者都是設計制造微處理器的兩種典型技術，但是RISC以及RISC芯片現(xiàn)在在服務器中承擔了更為重要的角色。這主要歸功于ARM及其參考架構，而64位ARM處理器的出現(xiàn)意味著管理員必須采用虛擬化戰(zhàn)略以最大限度地提高系統(tǒng)的利用率和可擴展性。
64位ARM處理器提供虛擬化支持
為使虛擬化發(fā)揮優(yōu)化資源以及硬件性能優(yōu)勢，服務器需要支持一些核心的處理器技術。
首先，處理器必須提供允許hypervisor管理并分配計算資源的指令集，沒有資源重疊影響工作負載安全性。早期的部署依賴軟件進行管理與分配，但是軟件 實際上影響了性能而且對在舊系統(tǒng)上進行虛擬化進行了嚴格的限制。傳統(tǒng)的x86處理器采用虛擬化擴展，ARM也采用了這一方式，在ARMv7中針對虛擬化引 入了硬件加速。其次，在虛擬化環(huán)境中內存是一個主要關注點。傳統(tǒng)的32位處理器只能訪問4GB的系統(tǒng)內存，這限制了系統(tǒng)能夠支持的虛擬機的總數(shù)。這一限制提醒我們遷移到64位處理器，64位處理器在理論上能夠訪問16艾字節(jié)的內存，遠遠大于在目前的服務器系統(tǒng)中實際配置的內存大小。
大型物理地址擴展通過將32位地址映射到40位地址范圍，使舊有的ARM處理器克服了32位內存限制。但是為了支持數(shù)據(jù)中心工作負載并運行企業(yè)級操作系 統(tǒng)，ARM處理器還必須遷移到64位平臺。ARMv8架構比如ARM的Cortex-A50系列是一款真正的能夠進行64位尋址的64位處理器。
什么時候使用ARM處理器進行服務器虛擬化
Intel至強、AMD酷龍以及其他x86處理器能夠處理大量指令，而且包含數(shù)十億個在2-3GHz頻率下運行的晶體管。這一數(shù)量巨大的晶體管處理復雜指令的擴展集合，但是將消耗大量的電力，而且會影響處理效率。
RISC技術的目標是通過精簡指令集降低功耗并提升性能。RISC減少了指令的數(shù)量，因此減少了晶體管的總數(shù)。晶體管的數(shù)量更少降低了功耗，這是通過處理器提升性能的最快方式。這一精簡的處理器使用1GHz或者更低的時鐘頻率能夠達到更好的性能。相比部署在x86服務器上的工作負載，RISC應用以及底層的操作系統(tǒng)通常更加簡單和具體，。例如，Web服務器工作負載主要是通過存儲向網(wǎng)絡交換數(shù)據(jù)并提供Web頁面服務。這些任務需要相對少的指令集合，更適合用于RISC技術以及以及互補服務比如Java和ActiveX。ARM處理器帶來的性能提升同樣能夠加速Web頁面交付并提升用戶體驗。相反，具有高處理請求或多樣化處理請求的應用，或者是具有高內存要求的應用通常不適合采用RISC技術。這意味著業(yè)務必須實現(xiàn)服務器與任務的匹配。RISC服務器必須有ARMv8或者類似包含虛擬化擴展的處理器。硬件還具備使服務器虛擬化更有效率的加速功能。服務器還需要足夠多的處理器和內存來支持預期的工作負載。主要的虛擬化廠商提供了運行在ARM處理器之上的hypervisor軟件以及操作性系統(tǒng)。
考慮到RISC在服務器領域羽翼未豐，部署ARM服務器并使用虛擬化比如HP Moonshot平臺，應該參考實驗室測試以及內部的概念驗證項目。
使用64位ARM處理器分配資源
64位ARM系統(tǒng)的虛擬資源分配和傳統(tǒng)的x86系統(tǒng)的工作原理類似：必須對資源進行調整以優(yōu)化工作負載的性能。然而計算資源擴展的方式是不同的。
在傳統(tǒng)的x86系統(tǒng)中，處理器可擴展性受限是因為操作系統(tǒng)以及工作負載通常沒有設計為在多個處理器之間進行擴展。單個x86處理器通常提供了足夠多的計算周期，工作負載在多個處理器核心之間擴展的情況很少。在 RISC處理系統(tǒng)中，單個RISC核心沒有提供像x86處理器那樣充分的處理功能。RISC處理器在速度以及復雜性方面的特性降低了功耗而且能夠高效運行。然而，管理員仍舊需要改變他們感知RISC處理器核心的方式。例如，Intel至強處理器可能提供了10個核，而64位的Tilera TILEGx-8072提供了72個核。完整的RISC服務器S2Q多模云服務器在2U的服務器空間內提供了8顆64核的處理器，共計512個核。
這意味著相對于傳統(tǒng)的x86平臺，RISC應用能夠在核心和處理器之間進行更平滑擴展。這打開了更大工作負載計算可擴展性的大門，對于某些基于云的應用，當用戶需要很大的可擴展性時RISC可能是更適宜的平臺。類似HP Project Moonshot這樣的項目強調了RISC以及RISC處理器架構的重要性。RISC在服務器虛擬化領域的增長將推動64位架構的采用以及虛擬化部署，最終實現(xiàn)最佳的工作負載靈活性及可擴展性。